(57)【要約】【課題】流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供する。【解決手段】本発明のスピンドルモータは、回転駆動力を発生させるよう電源印加の際電磁気力を形成する巻線コイルを含むステーター; 上記ステーターに対して回転可能なよう上記巻線コイルと対面するマグネットを含むローター;上記ローターと一定の大きさの間隙を隔てて対面する上部プレートを設け上記ステーターに固定されるスリーブを含み、上記ローターと対応する上部プレートと上記ローター中いずれか一方に少なくとも一つの動圧発生用スラスト動圧溝を備える動圧発生部を含み、上記スラスト動圧溝に形成される中立半径が外側へ偏るよう上記中立半径から上記スラスト動圧溝の最内周までの内側幅は上記中立半径から上記スラスト動圧溝の最外周までの外側幅より広くなるよう備えるものである。【選択図】図１
2006189146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を発生させるように電源印加の際電磁気力を形成する巻線コイルを含むステーターと、
上記ステーターに対して回転可能であるように上記巻線コイルと対面するマグネットを含むローターと、
上記ローターと一定の大きさの間隙を隔てて対面する上部プレートを備え上記ステーターに固定されるスリーブを含み、上記ローターと対応する上部プレートと上記ローターのうちいずれか一方に少なくとも一つの動圧発生用スラスト動圧溝を備える動圧発生部と
を備え、
上記スラスト動圧溝に形成される中立半径が外側へ偏るように、上記中立半径から上記スラスト動圧溝の最内周までの内側幅は上記中立半径から上記スラスト動圧溝の最外周までの外側幅より広く、上記内側幅における動圧を上記外側幅における動圧より高くして上記スラスト動圧溝に供給された流体を外径側へ誘導する流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項２】
上記ステーターは、上記巻線コイルが巻き取られるコアと、上記スリーブが垂直溝配置される装着孔を有するベースとを含むことを特徴とする流体動圧軸受を有する請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
上記装着孔は、上記スリーブの下部端と組み立てられるハウジングを備えることを特徴とする請求項２に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項４】
上記ローターは、上記マグネットが備えられ上記上部プレートの上面と対応するハブと、上記ハブの内部面に装着され上記上部プレートの下面と対応するストッパーリングとを含むことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項５】
上記ハブは、上記マグネットが装着されるスカート部と、上記スリーブの軸孔に配置されるように下部へ一定長さで延長されるシャフトとを含むことを特徴とする請求項４に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項６】
上記ハブは、上記マグネットが装着されるスカート部と、上記スリーブの上端に突設された突出部が組み立てられるように貫通形成された支持部とを含むことを特徴とする請求項４に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項７】
上記スラスト動圧溝は、上記上部プレートの上部面または下部面のうちいずれか一方に備えられることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項８】
上記スラスト動圧溝は、上記上部プレートの上下部面に各々備えられることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項９】
上記スラスト動圧溝は、上記上部プレートと対応する上記ローターのハブ底面または上記ローターのストッパーリング上面のうちいずれか一方に備えられることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１０】
上記スラスト動圧溝は、上記上部プレートと対応する上記ローターのハブ底面及び上記ローターのストッパーリング上面に備えられることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１１】
上記スラスト動圧溝は、スパイラル状またはへリングボーン状のうちいずれか一つで備えられることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１２】
上記上部プレートの外周面は、少なくとも一つの垂直溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１３】
上記垂直溝は、上記スラスト動圧溝の外側端と対応する上部プレートの外周面に備えられることを特徴とする請求項１２に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１４】
上記上部プレートは、上面から下面まで貫通される少なくとも一つの流体循環部を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１５】
上記流体循環部は、上記スラスト動圧溝の内側幅またはその近傍に備えられることを特徴とする請求項１４に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１６】
上記流体循環部の上端と対応する上部側スラスト動圧溝の内側幅は、上記流体循環部の下端と対応する下部側スラット動圧溝の内側幅より狭く形成されることを特徴とする請求項１４に記載の流体動圧軸受を有するスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受を有するスピンドルモータに関する。特に本発明は、動圧溝に供給された流体を循環させて流体とモータの使用寿命を延長することができ、回転体の重心と動圧中心との上下偏差を減らしてモータの振動発生を最少化し、駆動特性を向上させ得るスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にボールベアリングが用いられたモータはシャフトとの摩擦が存在し、これにより騒音と振動が発生する。この際、発生する振動をNRRO(Non Repeatable Run Out)というが、これはハードディスクのトラック密度を高めるのに障害要因となる。
【０００３】
それに比して、遠心力による潤滑油の可動圧のみでシャフトの軸剛性を維持させる流体動圧軸受を備えるスピンドルモータは、遠心力に基づいて金属摩擦が無く、高速回転であるほど安定感が高まって騒音と振動の発生が少なく、回転物の高速回転がボールベアリングを有するモータより順調であるので、ハイエンド用光ディスク装置、磁気ディスク装置、及びハードディスク装置に主に適用される。
【０００４】
かかる特徴を有するスピンドルモータに備えられる流体動圧軸受は、回転中心のシャフトと、上記シャフトに組み立てられ摺動面を形成する金属製スリーブとで構成され、これらのうちいずれか一面にへリングボーン(herringbone)またはスパイラル(spiral)状の動圧発生用溝(groove)を備える。
【０００５】
そして、上記シャフトとスリーブとの摺動面に微細に形成される間隙に潤滑用オイルの流体を充填することにより、摺動面の溝から発生する流体動圧によって摩擦部材が相互非接触状態になり、回転駆動の際摩擦負荷を低減させ、回転部材のローターを支持する構造を有するベアリング部材である。
【０００６】
上記した構成を有する流体動圧軸受をスピンドルモータに適用すると、流体を利用してローターの回転を支持するのでモータから発生する騒音が少なく、消費電力も少なくてすむと同時に耐衝撃性が優れる。
【０００７】
図１０は、従来の流体動圧軸受を有するスピンドルモータを示した断面図である。図示のように、従来のスピンドルモータ(１)はステーター(１０)とローター(２０)で構成されるが、上記ステーター(１０)は金属製の円筒型スリーブ(３２)が中央に配置されるベース(１２)と、上記ベース(１２)の上部に配置される少なくとも一つ以上の巻線コイル(１６)が放射方向に延長されたポール(pole)に巻き取られるコア(１４)とで構成される。
【０００８】
上記ステーター(１０)に対して回転可能に備えられるローター(２０)はカップ状のハブ(２４)を含み、上記ハブ(２４)は回転中心であるシャフト(３４)の上端が組み立てられるボス部(２１)と、上記巻線コイル(１６)と対向するようにマグネット(２３)が装着されるスカート部(２２)とで構成され、上記シャフト(３４)の下部殆どはスリーブ(３２)と組み立てられる。
【０００９】
かかるスリーブ(３２)は上記ベース(１２)の上部面の中央に貫通形成された装着孔(１２a)に挿入されて位置固定される回転支持部材であり、上記シャフト(３４)と組み立てられる大、小内径部(３２a)(３２b)を胴体中央に形成し、上記シャフト(３４)は上記スリーブ(３２)の大、小内径部(３２a)(３２b)に対応挿入されるように相互に異なる外径大きさを有する大、小外径部(３４a)(３４b)を備える。
【００１０】
さらに、上記スリーブ(３２)の上端には上記シャフト(３４)の外部離脱を防止するために、これを下方へ押し付けて固定するように環形のストッパーリング(３５)を装着し、上記スリーブ(３２)、ストッパーリング(３５)と接するシャフト(３４)の大、小外径部(３４a)(３４b)に動圧発生溝(G１)(G２)(G３)を各々形成し、これを境界に微細な間隙の摺動面が形成される。
【００１１】
これに応じて、上記スリーブ(３２)の内径と上記シャフト(３４)の外径との摺動面に潤滑用オイルの流体が注入されると、上記ストッパーリング(３５)の下部面と上記シャフト(３４)の大外径部(３４a)の上部面との間には相対回転により動圧が発生する上部スラスト動圧部が形成され、上記大外径部(３４a)の下部面と上記スリーブ(３２)の大内径部(３２a)の底面との間にも相対回転により動圧が発生する下部スラスト動圧部が形成される。
【００１２】
また、上記スリーブ(３２)の小内径部(３２b)の内周面と上記シャフト(３４)の小外径部(３４b)の外周面との間には相対回転に応じて動圧が発生するラジアル動圧部が形成される。
【００１３】
しかし、かかる構造を有する従来のスピンドルモータ(１)のモータ駆動の際、上記シャフト(３４)とローター(２０)を含む回転体の重心(C１)は、上記ハブ(２４)の本体中央に形成された連結孔(２４a)に挿入されるシャフト(３４)の上端付近に形成されるが、上記シャフト(３４)の小外径部(３４b)と上記スリーブ(３２)の小内径部(３２b)との間に形成されるラジアル動圧部のラジアル動圧中心(C２)は、上記小外径部(３４b)の長さ中央に該する上記シャフト(３４)の下部に形成される。
【００１４】
こうして、上記シャフト(３４)を基準に上記ローター(２０)の重心(C１)が形成される位置は、図１０に示したように、上記ラジアル動圧部のラジアル動圧中心(C２)がシャフト(３４)に形成される位置に対して相対的に遠く離れて位置するので、重心(C１)とラジアル動圧中心(C２)との間には上下偏差(T)が形成される。
【００１５】
かかる状態において、上記モータ(１)が作動して上記ローター(２０)が一方向へ回転すると、上記ローター(２０)とシャフト(３４)を含む回転体は、上下偏差(T)によって偏心してしまい、これによってモータの振動特性が悪化し、上記重心(C１)とラジアル動圧中心(C１)との上下偏差(T)が大きければ大きいほど振動が発生する比率が高まるといった問題があった。
【００１６】
また、上記ストッパーリング(３５)の内周面にテーパー面(３５a)を形成して上記テーパー面(３５a)と上記シャフト(３４)の外径部との間に一定量のオイルが貯蔵され得るオイル貯油部を形成したが、上記オイル貯油部の位置が高く、上記オイル貯油部と外部とが連結される通路が短いので、モータ駆動の際上記オイル貯油部から排出されるオイルが上記ハブ(２４)とステーター(１０)との通路を通して外部へ漏れ易かった。
【００１７】
こうして、外部へ漏れたオイルによって上記ステーター(１０)が汚染され、上記ローター(２０)と共に回転する回転対象物であるメディアも汚染されてしまうといった致命的な問題があった。
【００１８】
さらに、上記ローター(２０)のハブ(２４)に上端が一体で組み立てられるシャフト(３４)は、下部端が上記スリーブ(３２)の内径部底面まで延長され、大外径部(３４a)が外周方向に延長された形状を設け上記ハブ(２４)と共に回転する回転体であるので、上記ローター(２０)の総重量を増加させてモータ駆動における慣性を増加させ、これによりモータの速度を精密に制御しがたく、耐衝撃性が弱化するといった問題があった。
【００１９】
また、上記シャフト(３４)の大外径部(３４a)には上記ストップリング(３５)との境界面に上部スラスト動圧部を形成し、上記スリーブ(３２)との境界面に下部スラスト動圧部を形成するためにスラスト動圧発生用動圧溝(G１)(G２)を備え、上記シャフト(３４)の小径部(３４b)には上記スリーブ(３２)の小内径部(３２b)との境界面にラジアル動圧部を形成するためにラジアル動圧発生用動圧溝(G３)を備えなければならない。
【００２０】
しかし、上記動圧溝(G１)(G２)(G３)はμｍ単位の微細な大きさで上記シャフト(３４)に精密に加工しなければならないので、加工費用がかかり過ぎてモータの製造費用を上昇させるようになる。
【００２１】
これと共に、上記シャフト(３４)は、上記ラジアル動圧部を形成するための動圧溝(G３)を備え得るようにモータ設計の際その形成長さを常に考慮しなければならないので、モータの高さを減縮して薄型化することに限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、本発明は上記のような従来の問題を解消するために提案されたものであって、その目的は動圧溝に供給された流体を循環させ流体とモータの使用寿命を延長できる流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
本発明の他の目的は、回転体の重心と動圧中心との上下偏差を減らしモータの振動発生を最少化し、駆動特性を向上させ得る流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
【００２３】
本発明のさらに他の目的は、回転体の総重量を減らしてモータ駆動の際慣性を減少させモータの速度制御を精密に行える流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、ハブとストッパーリングとの結合面積を増大させ軸剛性及び耐衝撃性を向上させ得る流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
【００２５】
本発明のさらに他の目的はオイルが外部へ流出する経路を複雑に構成してステーターとメディアが汚染されることを防止できる流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
【００２６】
本発明のさらに他の目的は、動圧溝を形成する加工費用を減らしてモータの製造原価を節減できる流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
【００２７】
本発明のさらに他の目的は、モータ全体の高さを減らしてモータの薄型化設計を図れる流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記のような目的を成し遂げるための技術的な構成として、本発明は、回転駆動力を発生させるよう電源印加の際電磁気力を形成する巻線コイルを含むステーター;上記ステーターに対して回転可能なよう上記巻線コイルと対面するマグネットを含むローター;上記ローターと一定の大きさの間隙を隔てて対面する上部プレートを設け上記ステーターに固定されるスリーブを含み、上記ローターと対応する上部プレートと上記ローター中いずれか一方に少なくとも一つの動圧発生用スラスト動圧溝を備える動圧発生部を含み、上記スラスト動圧溝に形成される中立半径が外側へ偏るよう上記中立半径から上記スラスト動圧溝の最内周までの内側幅は上記中立半径から上記スラスト動圧溝の最外周までの外側幅より広くなるよう備え、上記内側幅における動圧を上記外側幅における動圧より高くして上記スラスト動圧溝に供給された流体を外径側へ誘導する流体動圧軸受を有するスピンドルモータを提供する。
【００２９】
好ましくは、上記ステーターは上記巻線コイルが巻き取られるコアと、上記スリーブが垂直配置される装着孔を有するベースを含み、上記装着孔には上記スリーブの下部端と組み立てられるハウジングを備える。
【００３０】
好ましくは、上記ローターは上記マグネットが備えられ上記上部プレートの上面と対応するハブと、上記ハブの内部面に装着され上記上部プレートの下面と対応するストッパーリングを含む。
【００３１】
より好ましくは、上記ハブは上記マグネットが装着されるスカート部と、上記スリーブの軸孔に配置されるよう下部に一定長さで延長されるシャフトを含む。
【００３２】
より好ましくは、上記ハブは上記マグネットが装着されるスカート部と、上記スリーブの上端に突設された突出部が組み立てられるよう貫通形成された支持部を含む。
【００３３】
好ましくは、上記スラスト動圧溝は上記上部プレートの上部面または下部面中いずれか一方に備えられる。
【００３４】
好ましくは、上記スラスト動圧溝は上記上部プレートの上、下部面に各々備えられる。
【００３５】
好ましくは、上記スラスト動圧溝は上記上部プレートと対応する上記ローターのハブ底面または上記ローターのストッパーリング上面中いずれか一方に備えられる。
【００３６】
好ましくは、上記スラスト動圧溝は上記上部プレートと対応する上記ローターのハブ底面さらに上記ローターのストッパーリング上面に備えられる。
好ましくは、上記スラスト動圧溝はスパイラル状またはへリングボーン状中いずれか一つで備えられる。
【００３７】
好ましくは、上記上部プレートの外周面には少なくとも一つの垂直溝を備え、上記垂直溝は上記スラスト動圧溝の外側端と対応する上部プレートの外周面に備えられることがより好ましい。
【００３８】
好ましくは、上記上部プレートには上面から下面まで貫通する少なくとも一つの流体循環部を備え、上記流体循環部は上記スラスト動圧溝の内側幅またはその近傍に備えられることがより好ましく、上記流体循環部の上端と対応する上部側スラスト動圧溝の内側幅は上記流体循環部の下端と対応する下部側スラスト動圧溝の内側幅より狭く形成されることがより好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、ステーターに固定されるスリーブの上部プレートとローターのハブ、ストッパーリング中いずれか一方にスラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝を備えることにより、モータ駆動の際スリーブとローターとの間に発生する動圧中心をローターの重心とほぼ一致させたりそれらの上下偏差を減らすことができるので、モータの振動発生を抑制して振動及び騒音特性とモータ性能を向上させられる。
【００４０】
また、本発明はスラスト動圧溝の内、外側幅同士の大きさの差により動圧溝の内、外側同士に圧力の差が発生し、上、下部側内側幅同士の大きさの差により上、下部側スラスト動圧溝同士に圧力の差が発生するので、スラスト動圧溝に供給された流体を停滞させずにモータ駆動の際循環させ流体とモータの使用寿命を延長させることができる。
【００４１】
さらに、本発明はスリーブに回転支持される回転体の総重量を従来に比して減らせるので、モータ駆動の際回転体の慣性を減少することができ、これによりモータの速度制御を精密に行える。
【００４２】
また、本発明はハブとストッパーリング同士の結合面積を従来に比して相対的に増大させられるので、モータ駆動の際軸剛性を向上させられ、外部衝撃に充分に耐えられる耐衝撃性を高めモータの製品信頼度を高められる。
【００４３】
さらに、本発明はオイルが貯蔵されるオイル貯油部からモータ外部に連結される経路が複雑になるので、オイル貯油部から流出したオイルがモータ外部へ流出するのを最大限抑制し、ステーターとメディアが汚染されることを防止できる。
【００４４】
また、本発明はスリーブの上部プレートに形成されるスラスト動圧溝のみでもラジアル動圧溝の必要無く回転体を回転支持するため充分に大きい動圧を得られるので、ラジアル動圧溝の加工費用を減らしモータの製造原価を節減することができる。
【００４５】
さらに、本発明はラジアル動圧溝を備えるための設計制約が無いので、ラジアル動圧溝を有する従来のモータに比してモータ全体の高さを減らし、モータをより薄型化できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明について添付の図を参照により詳しく説明する。
【００４７】
図１は本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第１実施例を示す断面図で、図２(a)、(b)、(c)は本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第１実施例に備えられるスリーブの平面図、正面図及び底面図で、図３は本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第１実施例に備えられるスラスト動圧溝の部分詳細図である。
【００４８】
本発明のスピンドルモータ(１００)は図１ないし図３に示したように、動圧中心を回転体の重心とほぼ一致させ動圧中心と重心との上下偏差を最少化できるものであり、これはステーター(１１０)、ローター(１２０)、動圧発生部(１３０)を含む。
【００４９】
即ち、上記ステーター(１１０)は電源印加の際一定の大きさの電磁気力を発生させる巻線コイル(１１２)を備え、上記巻線コイル(１１２)が少なくとも一つ巻き取られるポール(pole)を中心から放射方向に複数個延長したコア(１１４)を備える固定構造物である。
【００５０】
上記コア(１１４)はパターン回路が印刷された基板(図示せず)が備えられるベース(１１６)の上部に固定配置され、上記ベース(１１６)の上部面には一定の大きさで貫通形成された装着孔(１１７)を備え、上記装着孔(１１７)には上記ローター(１２０)の回転を支持する回転支持部材が備えられるものである。
【００５１】
上記巻線コイル(１１２)と対応するベース(１１６)の上部面には上記巻線コイル(１１２)を下部へ露出させるよう一定の大きさのコイル孔が複数個貫通形成されることができる。
【００５２】
上記ステーター(１１０)の上部は下面に絶縁材(図示せず)が一体で装着されたカバー部材によって覆われ、上記巻線コイル(１１２)は外部電源が供給されるようフレキシブル基板と電気的に連結される。
【００５３】
また、上記ローター(１２０)は上記ステーター(１１０)に対して回転可能に備えられる回転構造物で、上記コア(１１４)と一定間隙を隔てて相互対応する環形のマグネット(１２２)を外周面に備えるカップ状のハブ(１２４)を設け、上記マグネット(１２４)は円周方向にN極、S極が交互に着磁され一定の強度の磁力を発生させる永久磁石で備えられる。
【００５４】
モータ駆動の際上記マグネット(１２４)と共に回転するハブ(１２４)は上記マグネット(１２４)が装着されるスカート部(１２３)と、上記ハブ(１２４)の底面から下部へ一定の長さで延長され上記ハブ(１２４)の回転中心と一致する垂直軸上に配置されるシャフト(１２５)を一体で備え、上記シャフト(１２５)は後述するスリーブ(１３２)の軸孔(１３５)に挿入配置される。
【００５５】
この際、上記シャフト(１２５)の外周面と上記軸孔(１３５)の内周面とはモータ駆動の際その境界面に接触摩擦力が発生しないよう一定の間隙を隔てて離隔することが好ましい。
【００５６】
上記ハブ(１２４)を構成するスカート部(１２３)の内部面には、上記ステーター(１１０)に装着される固定部材であるスリーブ(１３２)の上部プレート(１３１)底面に上面が接するストッパーリング(１２６)を装着する。こうして、上記ハブ(１２４)は上記ストッパーリング(１２６)とスリーブ(１３２)との係止力により外部離脱することが防止される。
【００５７】
さらに、上記ハブ(１２４)の上部面回転中心にはターンテーブルのような回転対象物(図示せず)が一体で連結されモータ駆動の際上記回転対象物は上記ハブ(１２４)と共に一方向へ回転し、かかる回転対象物はスピンドルモータが適用される機器に応じて多様に変更されることができる。
【００５８】
また、モータ駆動の際回転体と固定体との境界面に流体動圧を発生させる動圧発生部(１３０)は上記ステーター(１１０)に垂直に装着されるスリーブ(１３２)を含み、上記スリーブ(１３２)は上記ステーター(１１０)に下端が固定される本体の上端に本体外径より大きい外径を有する上部プレート(１３１)を一体で備え、本体上部面には上記ハブ(１２４)のシャフト(１２５)が挿入配置される軸孔(１３５)が一定の深さで凹設される。
【００５９】
上記スリーブ(１３２)は図１に示すように、上記ステーター(１１０)の装着孔(１１７)に組み立てられる中空円筒型ハウジング(１１８)に小さい外径を有する本体下部端を押込んで組み立てることもできる。
【００６０】
また、上記スリーブ(１３２)は図４に示すように、本体下部端の外径に合わせて上記ベース(１１６)に一定の大きさで貫通形成された装着孔(１１７a)に直接押込んで組み立てられる他の形態のスピンドルモータ(１００a)を構成することもできる。
【００６１】
かかる場合、上記スピンドルモータ(１００a)は組立部品数が減少しモータ組立ラインにおける組立工程を単純化し、モータの製造原価を節減できる利点がある。ここで、上記装着孔(１１７)は上記ハウジング(１１８)の外径や上記スリーブの本体外径に合わせて貫通形成され、その内周面はこれに押込まれる組立部材との結合力を高められるよう上部へ一定の高さ延長されることが好ましい。
【００６２】
上記ハウジング(１１８)は上記装着孔(１１７)の内周面にボンディング接着式、熱間押込式で組み立てられるが、これに限定されるものではなく多様に構成されることができる。
【００６３】
上記スリーブ(１３２)は上記ローター(１２０)と一定の大きさの間隙を隔てて相互対応し、その間に摺動面を形成する回転支持部材で、上記ローター(１２０)のハブ(１２４)、ストッパーリング(１２６)とこれに対応するスリーブ(１３２)の上部プレート(１３１)はそれらのいずれか一つに少なくとも一つの動圧発生用スラスト動圧溝(G１)(G２)を備える。
【００６４】
上記スラスト動圧溝(G１)(G２)は図１と図２に示したように、上記ローター(１２０)と対応する上記上部プレート(１３１)の上、下部面に各々備えられモータ駆動の際上、下部スラスト動圧を同時に発生させることもできるが、これに限定されるわけではなく、上記上部プレート(１３１)の上部面または下部面中いずれか一方に選択的に備えられ上、下部スラスト動圧を選択的に発生させることができる。
【００６５】
また、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)は図１と図２に示したように、上記上部プレート(１３１)の上、下部面に備えられることもできるが、これに限定されるわけではなく、上記上部プレート(１３１)の上、下部面と対応する上記ハブ(１２４)の底面、さらに上記ストッパーリング(１２６)の上面に各々形成されモータ駆動の際上、下部スラスト動圧を同時に発生させたり、上記ハブ(１２４)の底面または上記ストッパーリング(１２６)の上面中いずれか一方に選択的に備えられ上、下部スラスト動圧を選択的に発生させることができる。
【００６６】
かかるスラスト動圧溝(G１)(G２)は、切削、コイニング(coining)、エッチング(etching)及びレーザー加工法中いずれか一つの方法によって上記上部プレート(１３１)の上、下部面または上記ローター(１２０)のハブ(１２４)の底面またはストッパーリング(１２６)の上面にモータ設計に応じてへリングボーン(herringbone)またはスパイラル(spiral)状に各々選択的に備えられる。
【００６７】
この際、上、下部スラスト動圧を同時に発生させる動圧溝(G１)(G２)は相互同一な形態で具備できるが、相違する形態で複合的に備えても同一な動圧軸受効果を得られる。
【００６８】
オイルや空気のような流体は上記ローター(１２０)と上記スリーブ(１３２)との間に形成される間隙に供給され上記スラスト動圧溝(G１)(G２)に充填されるようになり、モータ駆動の際上記動圧発生部(１３０)に形成されたスラスト動圧溝(G１)(G２))に充填された流体は強い圧力を受けて流体膜を形成し、これにより上記スリーブ(１３２)とローター(１２０)との摺動面は摩擦負荷を最少化させる流体摩擦状態となり騒音及び振動の無いモータ回転駆動が行われるのである。
かかるスラスト動圧溝(G１)(G２)は、図３に示すようにモータ駆動の際発生する動圧が平衡を成す仮想の中立半径(NL)を基準に内側と外側に各々内側幅(A)と外側幅(B)を備える。
【００６９】
ここで、上記内側幅(A)は上記中立半径(NL)から最内周(Ri)まで測定される最短距離で、上記外側幅(B)は上記中立半径(NL)から最外周(Ro)まで測定される最短距離である。
【００７０】
さらに、上記内側幅(A)の大きさはモータ駆動の際上記内側幅(A)から発生するスラスト動圧を上記外側幅(B)から発生するスラスト動圧より高くできるよう上記外側幅(B)より広く備える。そうした場合、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)に供給された流体はモータ駆動の際幅の差によって動圧が高く発生する内側幅(A)から動圧の低い外側幅(B)側へ自然に誘導され、外側へ誘導された流体は上記上部プレート(１３１)の外径部であるラジアル側へ移動するのである。
【００７１】
一方、上記ストッパーリング(１２６)とスリーブ(１３２)との間には図１と図４に示したように、一定量のオイルを貯蔵できるようオイル貯油部(１４０)を構成するが、上記オイル貯油部(１４０)は上記スリーブ(１３２)の外周面と、これに対応する上記ストッパーリング(１２６)の内周面に下端へ向かうほど外径が徐々に小さく形成されるテーパー面(１４５)との間に備えられ、これらの間から発生する毛細管現象によってオイルが貯蔵される環形のオイル貯蔵空間を形成するようになる。
【００７２】
図５は本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第３実施例を示す断面図で、図６(a)、(b)、(c)は本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第３実施例に備えられるスリーブの平面図、正面図及び底面図であって、図示のように上記スピンドルモータ(１００b)のスリーブ(１３２)にはモータ駆動の際外径側へ誘導された流体が上記上部プレート(１３１)の外周面と上記ハブ(１２４)の内周面との間に供給されスラスト動圧を補助できるラジアル動圧を発生させられるよう上記上部プレート(１３１)の外周面に少なくとも一つの垂直溝(H１)を備える。
【００７３】
こうした垂直溝(H１)は、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)を通して流体が外径側へ誘導されることをより円滑に行えるよう上記スラスト動圧溝(G１)(G２)の外側端と対応する上部プレート(１３１)の外周面に備えられることが好ましい。
【００７４】
また、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)を形成した上部プレート(１３１)には上面から下面まで貫通される少なくとも一つの流体循環部(H２)を備え、上記流体循環部(H２)は上記スラスト動圧溝(G１)(G２)の内側幅(A)またはその近傍に備えられることが好ましい。
【００７５】
ここで、上記流体循環部(H２)の上端と対応する上部側スラスト動圧溝(G１)の内側幅(A)は上記流体循環部(H２)の下端と対応下部側スラスト動圧溝(G２)の内側幅より狭く形成されることが好ましい。
【００７６】
かかる場合、上記上部側スラスト動圧溝(G１)の内側幅(A)から発生するスラスト動圧は上記下部側スラット動圧溝(G２)の内側幅から発生するスラスト動圧より低いので、上記流体循環部(H２)の上、下端同士の圧力差によって下部側スラスト動圧溝(G２)に供給された流体中一部は下部側スラスト動圧溝(G２)から上部側スラスト動圧溝(G１)に自然に流れることができるのである。
【００７７】
さらに、上記垂直溝(H１)と流体循環部(H２)は、図６(a)、(b)、(c)に示すように上部プレート(１３１)の上、下部面に備えられるへリングボーン状のスラスト動圧溝(G１)(G２)に適用することもできるが、図７(a)、(b)、(c)に示すようにスパイラル状のスラスト動圧溝(G１)(G２)に適用しても同一な効果を奏することができる。
【００７８】
図８は本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第４実施例を示す断面図であって、図示のように上記スピンドルモータ(１００c)のローター(１２０)に用いられるハブ(１２４)は上記マグネット(１２２)が装着されるスカート部(１２３)と、上記スリーブ(１３２)の上端に突設された突出部(１３２a)が挿入され組み立てられるよう一定の大きさで貫通形成された支持部(１２４a)を備える。
【００７９】
上記支持部(１２４a)は中心が上記ローター(１２０)の回転中心と同一な垂直軸上に配置されるよう上記ハブ(１２４)の上部面中心に一定の大きさで貫通形成され、上記支持部(１２４a)の内周面は上記突出部(１３２a)の外周面との接触摩擦を最少化できるよう下部へ向かうほど内径が徐々に大きくなるテーパー断面状で備えられることが好ましい。
【００８０】
一方、上記突出部(１３２a)を有するスリーブ(１３２)は、図８に示すように、上記ステーター(１１０)の装着孔(１１７)に組み立てられる中空円筒型ハウジング(１１８)に小さい外径を有する本体下部端を押込んで組み立てることもできるが、図９に示すように、本体下部端の外径に合わせて上記ベース(１１６)に貫通形成された装着孔(１１７a)に本体下部端が直接押込まれ組み立てられる他の形態のスピンドルモータ(１００d)を構成することもできる。
【００８１】
本発明のスピンドルモータ(１００)(１００a)(１００b)(１００c)は、図１、４、５、８及び９に示したように、電源印加の際固定構造物であるステーター(１１０)に対してこれに組み立てられた回転構造物であるローター(１２０)を同一な原理で回転駆動させるものであって、図１の第１実施例を基に以下説明する。
【００８２】
即ち、上記ステーター(１１０)の巻線コイル(１１２)に電源が印加されると、上記巻線コイル(１１２)には一定の強度の電場が発生し、上記巻線コイル(１１２)から発生する電場は上記ローター(１２０)のマグネット(１２４)から発生する磁場との相互作用によって上記ローター(１２０)のハブ(１２４)がスリーブ(１３２)を中心に一方向へ回転し始める。
【００８３】
上記ローター(１２０)が一方向へ回転し始めると、上記ローター(１２０)のハブ(１２４)の底面と対応する上部プレート(１３１)の上部面と、上記ローター(１２０)のストッパーリング(１２６)の上部面と対応する上部プレート(１３１)の下部面には潤滑用オイルのような流体が供給されたスラスト動圧溝(G１)(G２)が形成されているので、固定部材であるスリーブ(１３２)に対して回転部材であるハブとストッパーリングが一方向へ回転しながら上記スラスト動圧溝(G１)(G２)にベアリングの役目を果たすスラスト動圧部を形成してモータ駆動を円滑に行えるのである。
【００８４】
この際、上記上部プレート(１３１)とローター(１２０)との間に形成されるスラスト動圧部(G１)(G２)の動圧中心は回転体であるローター(１２０)の重心とほぼ一致するのでこれら同士の上下偏差を最少化させ、こうしてモータ駆動の際発生する振動及び騒音特性を改善することができるのである。
【００８５】
上記スラスト動圧溝(G１)(G２)は、図３に示したような仮想の中立半径(NL)を基準に内側に形成される内側幅(A)の大きさが外側に形成される外側幅(B)より広く備えられるので、モータ駆動の際上記内側幅(A)から発生するスラスト動圧は上記外側幅(B)から発生するスラスト動圧より高く形成される。
【００８６】
かかる場合、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)に供給された流体中一部は上記内、外側幅(A)(B)同士の圧力差によって圧力の低い外側幅(B)の方へ自然に誘導され、外側へ誘導された流体は上記上部プレート(１３１)の外周面とハブ(１２４)の内周面との隙間に供給され、これによって回転部材であるローター(１２０)のハブと固定部材であるスリーブ(１３２)の上部プレート(１３１)に別途のラジアル動圧溝を形成しなくても補助的なラジアル動圧を引き起こすことができるのである。
【００８７】
これに応じて、上記スリーブ(１３２)の外周面にはラジアル動圧を発生させる別途のラジアル動圧溝を形成せずにスラスト動圧溝(G１)(G２)のみでも上記ローターの回転を支持する充分な流体動圧を発生させ上記ローター(１２０)の回転駆動を安定して維持できるのである。
【００８８】
かかる場合、上記スリーブ(１３２)にはμｍ単位の微細な大きさで精密に加工される様々な形態の動圧溝中スラスト動圧溝(G１)(G２)のみを加工しても安定したモータ駆動を保障できるので、モータの加工費用を節減してモータの製造原価を下げることができるのである。
【００８９】
続いて、上記上部プレート(１３１)の外周面に少なくとも一つの垂直溝(H１)を形成する場合、モータ駆動の際上部スラスト動圧部を形成する上部側スラスト動圧溝(G１)に供給された流体中一部は上記スラット動圧溝(G１)の内側幅(A)と外側幅(B)との動圧差によって上記上部プレート(１３１)の外径側へ誘導された後、上記垂直溝(H１)を通して自然且つ円滑に上記上部プレート(１３１)の外周面と上記ハブ(１２４)の内周面との隙間に供給されることができるのである。
【００９０】
さらに、上記上部プレート(１３１)の上部面に少なくとも一つの流体循環部(H２)を形成する場合、下部側スラスト動圧溝(G２)に供給された流体中一部は上、下部側スラスト動圧溝(G１)(G２)の内側幅同士の幅の差により引き起こされる上記流体循環部(H２)の上、下端同士の圧力差によって上記流体循環部(H２)を通して上記上部側スラスト動圧溝(G１)に自然に供給される。
【００９１】
即ち、上記上部プレート(１３１)の上、下部側スラスト動圧溝(G１)(G２)に供給された流体は内、外側幅(A)(B)同士の幅の差による内、外側同士の圧力差によって上記上部プレート(１３１)の外径側へ流れ上記上部プレート(１３１)の外周面とハブ(１２４)の内周面との隙間に供給されラジアル動圧を引き起こした後、下部側スラスト動圧溝(G２)に充填される経路を辿るようになる。
【００９２】
これと同時に、上記下部側スラスト動圧溝(G２)に充填される流体中一部は上記スラスト動圧溝(G１)(G２)の各内側幅(A)同士の幅の差による流体循環部(H２)の上、下端同士の圧力差によって上記上部側スラスト動圧溝(G１)に循環供給される経路を辿るようになる。
【００９３】
かかる場合、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)に供給された流体は上部から下部へさらに下部から上部への流体の流れが円滑に行われ流体の使用寿命を延長させ、これによってモータの使用寿命も延長させられるのである。
【００９４】
また、上記ストッパーリング(１２６)と上記スリーブ(１３２)との間にはオイル貯油部(１４０)が形成されているので、上記上部プレート(１３１)の下部面とストッパーリング(１３２)の上部面との間から流出するオイルは毛細管現象によって上記オイル貯油部(１４０)に貯蔵され外部に流出することを防止する。
【００９５】
上記オイル貯油部(１４０)から外部へ至る経路は図１、図５及び図８に示すように、上記ハウジング(１１８)、ストッパーリング(１２６)及びスリーブ(１３２)の結合構造によって略S字形で屈曲するので、上記オイル貯油部(１４０)から流出したオイルが屈曲する経路を辿って外部へ流出することは大変困難であり、こうしてステーターやメディアが汚染されることを防止できるのである。
【００９６】
一方、この際、上記スラスト動圧溝(G１)(G２)から発生する気泡はオイル循環の際上記流体循環部(H２)を通して上部へ移動せずに大気圧に露出される上記オイル貯油部(１４０)を通して外部へ自然に排出される。
【００９７】
本発明は特定の実施例に係わり図示し説明したが、本発明の請求範囲により備えられる本発明の精神や分野を外れない限度内において本発明が多様に改造及び変化できることは当業界において通常の知識を有する者であれば容易に想到できることを明かしておく。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第１実施例に備えられるスリーブを示すもので、（a）は平面図、（b）は正面図、（c）は底面図である。
【図３】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第１実施例に備えられるスラスト動圧溝の部分詳細図である。
【図４】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第２実施例を示す断面図である。
【図５】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第３実施例を示す断面図である。
【図６】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第３実施例に備えられるへリングボーン状スリーブを示すもので、（a）は平面図、（b）は正面図、（c）は底面図である。
【図７】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第３実施例に備えられるスパイラル状スリーブを示すもので、（a）は平面図、（b）は正面図、（c）は底面図である。
【図８】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第４実施例を示す断面図である。
【図９】本発明による流体動圧軸受を有するスピンドルモータの第５実施例を示す断面図である。
【図１０】従来の流体動圧軸受を有するスピンドルモータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１００、１００a、１００b、１００c、１１０d  スピンドルモータ
１１０  ステーター
１１２  巻線コイル
１１６  ベース
１１８  ハウジング
１２０  ローター
１２２  マグネット
１２３  スカート部
１２４  ハブ
１２５  シャフト
１２６  ストッパーリング
１３０  動圧発生部
１３１  上部プレート
１３２  スリーブ
１４０  オイル貯油部
１４５  テーパー面
G１、G２  スラスト動圧溝
H１  垂直溝
H２  流体循環部
【図１】
2006189146.tif 000003
【図２】
2006189146.tif 000004
【図３】
2006189146.tif 000005
【図４】
2006189146.tif 000006
【図５】
2006189146.tif 000007
【図６】
2006189146.tif 000008
【図７】
2006189146.tif 000009
【図８】
2006189146.tif 000010
【図９】
2006189146.tif 000011
【図１０】
2006189146.tif 000012